Главная >> Подвижной состав >> Силы сопротивления движению подвижного состава

Сопротивление от трения качения колес по рельсам - Силы сопротивления движению подвижного состава

Оглавление
Силы сопротивления движению подвижного состава
Основное сопротивление движению
Сопротивление от трения качения колес по рельсам
Сопротивление от трения скольжения колес по рельсам
Диссипация энергии при взаимодействии колес с рельсами
Сопротивление воздушной среды
Диссипация энергии в окружающую среду
Расчет основного сопротивления
Добавочное сопротивление при трогании поезда с места
Пути снижения сопротивления движению поездов

Перекатывание колесных пар по рельсам сопровождается возникновением сил трения качения, на преодоление которых затрачивается энергия движущегося подвижного состава. Физическая природа трения качения обусловлена следующим. Под действием силы нажатия 2П колесной пары на рельсы возникают упругие деформации опорной поверхности бандажей колес и рельсов. Вследствие этой деформации колеса колесной пары опускаются на величину Δ (рис. 3), и необходимо затратить энергию на возвращение колесной пары в первоначальное состояние. В свою очередь, на рельсе (рис. 4) перед колесом образуется «наплыв», то есть колесо из-за смятия опорной поверхности рельса гонит перед собой упругую волну металла рельса. Определенным аналогом этого явления может быть движение парохода по воде. Перед пароходом вода поднимается, появляется бурун, и пароход гонит перед собой дополнительную массу воды.
взаимодействия движущегося колеса с рельсом
Рис. 3. Схема взаимодействия движущегося колеса с рельсом


Рис.  Схема упругой деформации колеса и рельса при образовании силы сопротивления от трения качения
При качении колес колесной пары по рельсам в зоне контактной площадки нарушается симметричное распределение напряжений по опорной поверхности рельсов. Как следствие этого явления происходит смещение точки приложения равнодействующей реакции рельса N' (см. рис. 3) на величину т по направлению движения, то есть в точку А'. Предположим, что реакция рельса Ν' направлена в центр колеса О. Разложим реакцию Ν' на две составляющие N и К2.
Из подобия треугольников ОА'а и сА'b следует
(3.8)
Учитывая, что N = 2П получим выражение для определения величины сипы сопротивления от трения качения одной колесной пары, Н:
(3.9)
Удельное сопротивление от трения качения колес по рельсам, Н/кН:
(3.10)
Таким образом, сопротивление от трения качения колес по рельсам зависит от величины смещения т, зависящей в свою очередь от твердости металла бандажей и рельсов, и диаметра колес. При величине смещения т=0,1 — 0,2 мм и диметре колесных пар DK=950 — 1250 мм удельное сопротивление от трения качения составляет 0,2 — 0,4 Н/кН. Поверхностная закалка головок рельсов позволяет уменьшить величину.
Необходимо отметить, что академик Н.П. Павлов еще в прошлом столетии доказал, что величина к2 не зависит от скорости.



 
« Сила тяги и тяговые характеристики локомотивов   Системы высокоскоростного наземного транспорта »
железные дороги